[發明專利]帶微處理器MCU可擴展的FPGA顯示系統、方法及電子設備有效

申請號：	201310516439.5	申請日：	2013-10-28
公開（公告）號：	CN104571984B	公開（公告）日：	2018-03-30
發明（設計）人：	何軻;劉明	申請（專利權）人：	京微雅格（北京）科技有限公司
主分類號：	G06F3/14	分類號：	G06F3/14
代理公司：	北京億騰知識產權代理事務所11309	代理人：	陳霽
地址：	100083 北京市海***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	微處理器 mcu 擴展 fpga 顯示系統方法電子設備
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及FPGA，尤其涉及一種帶微處理器MCU可擴展的FPGA顯示系統、方法及電子設備。

背景技術

FPGA(Field Programmable Gate Array，現場可編程邏輯門陣列)是一種具有豐富硬件資源和強大并行處理能力的可編程邏輯器件。這些特征使得FPGA在數據處理、通信、網絡等很多領域得到了越來越多的廣泛應用。隨著多媒體設備，尤其是LCD(Liquid Crystal Display，液晶屏幕)和消費類電子設備的不斷發展，消費者對屏幕顯示的需求在不斷的增加。隨著顯示屏幕的不斷增大，對硬件系統的要求也在不斷增加。MCU（Microcontroller Unit,微處理器）已經遠遠不能滿足顯示的需求。傳統的做法是加入FPGA和外部存儲器，使FPGA接受來自MCU的數據和指令不斷的對外部存儲器進行操作，以達到硬件加速驅動顯示屏幕的作用。圖1為現有技術中帶MCU可擴展的FPGA視頻顯示方法。在圖1中，FPGA中的MCU模塊根據MCU發送的指令，將數據和相應的地址發送到外部存儲控制器中，通過外部存儲控制器將數據寫入到外部存儲器中，同時LCD模塊產生顯示地址和控制，使外部存儲控制器將對應的數據從外部存儲器中讀出并輸出到LCD顯示屏中，完成顯示過程。

但是通常這種帶MCU的FPGA顯示結構，對外部存儲器帶寬的利用率很低。為了保證顯示正確，通常外部存儲控制器會把來自MCU和LCD的地址請求做時分切換，例如：時刻一是MCU對外部存儲器操作，時刻二是將數據從外部存儲器讀出作LCD顯示，以此類推，這樣的操作方式，均不是MCU和LCD屏幕對外部存儲器進行連續的操作，是以“點”為單位交替的“點”式操作。因此這樣會造成外部存儲器輸出地址的頻繁大幅變化，導致FPGA設計時序緊張并且不能充分的利用外部存儲器的帶寬。此外，隨著顯示屏幕的增大，對帶寬和時序的要求也會相應的增高，所以這樣的設計方式不能滿足大屏幕的顯示輸出。更重要的是不同分辨率的屏幕對輸出的pclk(pixie clock，像素時鐘)的要求不同，傳統設計中的pclk通常來自系統時鐘的不同分頻，這樣使設計移植到不同規格的顯示屏時，改動會非常大，因此可移植性低。此外,當FPGA處理來自異步時鐘域MCU的指令和數據時，通常存在一定的安全隱患。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶微處理器MCU可擴展的FPGA顯示系統、方法及電子設備。

第一方面，本發明提供了一種帶微處理器MCU可擴展的FPGA顯示系統，將MCU的數據加載至外部存儲器，同時基于顯示屏的當前顯示狀態，將所述外部存儲器中的數據讀出以供顯示屏顯示，所述系統包括：

至少一個第一FIFO(First In First Out，先進先出存儲器),用于接收MCU不同工作模式時的數據；

邏輯模塊，用于計算所述數據的顯示地址；

第二異步FIFO，用于按照顯示屏的有效視頻區域信號產生的有效地址讀取外部存儲器的數據LCD模塊，根據顯示屏的顯示參數，將來自第二異步FIFO的數據驅動顯示屏；

LCD地址生成器，根據顯示屏的有效視頻信號區域信號產生有效地址；

狀態機控制器，在狀態機的控制下，根據至少一個第一FIFO的請求，將至少一個第一FIFO中的數據按照顯示地址輸入到外部存儲器；根據第二異步FIFO的請求，從外部存儲器讀出數據到第二異步FIFO。

第二方面，本發明提供了一種包括第一方面所述的系統和外部MCU、外部存儲器和顯示屏的電子設備。

第三方面，本發明提供了一種帶微處理器MCU可擴展的FPGA顯示方法，包括：

接收MCU在不同工作模式下的數據，將所述數據寫入到至少一個第一FIFO中；

計算出所述數據的顯示地址；